隨著制程工藝不斷接近物理極限，雖然芯片行業(yè)還在努力跟上摩爾定律，但除了制程工藝放緩之外，架構(gòu)設(shè)計(jì)同樣至關(guān)重要。得益于從平面型晶體管到鰭式場效應(yīng)管的過渡，芯片性能在過去10年的提升還能勉強(qiáng)跟上摩爾定律。

從2012年發(fā)布第一代22nm制程工藝開始， 鰭式場效應(yīng)管（FinFET）晶體管結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體上已經(jīng)使用接近9年時間，F(xiàn)inFET晶體管還將在未來幾年繼續(xù)扮演重要的角色。業(yè)界看好下一代環(huán)繞柵極晶體管（GAAFET）在3nm及更先進(jìn)制程上的應(yīng)用，但使用全新的晶體管構(gòu)型的代價(jià)非常巨大。

外媒指出，盡管臺積電和三星兩大晶圓代工廠在7nm或5nm工藝節(jié)點(diǎn)上提供龐大的產(chǎn)能，但臺積電（TSMC）、三星（SANSUNG）和英特爾（Intel）正在努力攻克基于環(huán)繞柵極晶體管（GAA）技術(shù)的3nm和2nm工藝節(jié)點(diǎn)。

據(jù)了解，GAAFET可以帶來更好的可擴(kuò)展性、更快的開關(guān)時間、更優(yōu)的驅(qū)動電流以及更低的泄露。只是工藝成熟的FinFET依然是半導(dǎo)體廠商關(guān)注的核心，包括臺積電暫緩在5nm工藝上使用GAAFET，仍使用FinFET晶體管。但在臺積電2020年研討會上，其宣稱N3技術(shù)可在提升50%性能的同時降低30%功耗，工藝密度是N5的1.7倍。

早前消息稱，臺積電計(jì)劃在2024年前做好量產(chǎn)2nm制程的量產(chǎn)，前提是將借助久經(jīng)考驗(yàn)的、更可預(yù)測的工藝節(jié)點(diǎn)，臺積電有充足時間去檢驗(yàn)GAA-FET在2nm節(jié)點(diǎn)下的應(yīng)用前景。Semiconductor Engineering稱三星和英特爾也在努力實(shí)現(xiàn)從3nm到2nm工藝節(jié)點(diǎn)的過渡，三星有望在2022年底前完成。TechSpot指出，GAAFET有諸多類型，目前已知的是三星將采用基于納米片的多橋溝道場效應(yīng)晶體管（簡稱MBC-FET）的方案。

三星的MBC-FET可視作FinFET的側(cè)面翻轉(zhuǎn)，特點(diǎn)是將柵極包括于襯底上生長的納米硅片，而英特爾披露將于2025年采用基于“納米絲帶”（nanoribbons）的類似方案。在接替鮑勃·斯旺（Bob Swan）的新任CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）的帶領(lǐng)下，英特爾或許能夠加速向新工藝的轉(zhuǎn)進(jìn)。

此外，在FinFET和GAAFET攜手并進(jìn)的同時，芯片制造商還可能動用鍺（Ge）、銻化鎵（GaSb）、砷化銦（AsIn）等具有高遷移率特性的半導(dǎo)體材料。
責(zé)任編輯:tzh